CN102710118A - 一种功率因数校正电路及其控制电路和方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种功率因数校正电路及其控制电路和方法。所述功率因数校正电路包括功率开关和控制电路，所述功率因数校正电路接收交流输入电压，提供调节电压，所述控制电路包括峰值电压采样保持单元、箝位单元、较小值选择单元、电流比较器和控制器。所述功率因数校正电路的总谐波失真在交流输入电压为高电压减小，且其功率因数在交流输入电压为高电压得到改善。

Description

一种功率因数校正电路及其控制电路和方法

技术领域

本发明涉及一种电子电路，更具体地说，本发明涉及一种功率因数校正(Power Factor Correction，PFC)电路及其控制电路和方法。

背景技术

功率因数校正技术被广泛应用于电源转换中。图1所示为现有典型的功率因数校正电路50。该功率因数校正电路50包括整流桥51、EMI滤波电容C_IN和升压转换电路(boost)52，其中所述升压转换电路52包括储能元件L、功率开关S、二极管D和输出电容C_O。交流输入电压V_AC经由整流桥51后被整流为馒头波；所述升压转换电路52控制流过储能元件的电流I_L的峰值跟随交流输入电压V_AC(即控制流过储能元件的电流峰值包络线跟随交流输入电压V_AC)，使所述馒头波被转化为调节电压V_O。

为减小储能元件L的尺寸，在临界导通模式下，现有技术通常采用箝位电路将流过储能元件的电流峰值的包络线进行限制，参见如图2所示的流过储能元件的电流峰值波形图。箝位比例(原包络线峰值与箝位值之比)越高，储能元件尺寸减小的幅度越大，但总谐波失真(Total Harmonic Distortion，THD)和功率因数(Power Factor，PF)将变差。若保持箝位比例不变，则THD随着交流输入电压从低电压到高电压保持不变，由谐波失真带来的PF降低的幅度也保持不变，但在交流输入电压在高电压时，由于EMI滤波电容C_IN引起的相移，总的PF将比在低输入电压时恶化。

发明内容

因此本发明的目的在于解决现有技术的上述技术问题，提出一种改进的功率因数校正电路及其控制电路和方法。

为实现上述目的，根据本发明的实施例，本发明提出了一种用于功率因数校正电路的控制电路，所述功率因数校正电路包括功率开关，所述功率因数校正电路接收交流输入电压，提供调节电压，所述控制电路包括：峰值电压采样保持单元，接收表征交流输入电压的线电压采样信号，产生峰值检测信号；箝位单元，耦接至峰值电压采样保持单元接收峰值检测信号，并基于峰值检测信号，产生箝位信号；较小值选择单元，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其中所述第一输入端子耦接至箝位单元接收箝位信号，第二输入端子接收所述线电压采样信号，所述较小值选择单元将所述箝位信号和线电压采样信号中电压值较小的信号输出为峰值电流参考信号；电流比较器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其中第一输入端子耦接至较小值选择单元的输出端子接收峰值电流参考信号，第二输入端子接收电流采样信号，其中所述电流采样信号表征流过所述功率开关的电流，所述电流比较器基于所述峰值电流参考信号和电流采样信号，在其输出端子产生电流比较信号；控制器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其中第一输入端子耦接至电流比较器的输出端子接收电流比较信号，第二输入端子接收反馈信号，所述反馈信号表征所述调节电压，所述控制器基于所述比较信号和反馈信号，提供门极控制信号给所述功率开关，以控制所述功率开关的导通和断开。

根据本发明的实施例中，其中所述峰值电压采样保持单元包括：运算放大器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子接收所述线电压采样信号，其第二输入端子和其输出端子耦接；采样保持电阻，耦接在所述运算放大器的输出端子和参考地之间；采样保持电容，耦接在所述运算放大器的输出端子和参考地之间；其中所述运算放大器在其输出端子产生所述峰值检测信号。

根据本发明的实施例中，其中所述箝位单元包括：第一比较器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子接收峰值检测信号，其第二输入端子接收第一参考电压，所述第一比较器基于所述峰值检测信号和第一参考电压，在其输出端子产生第一比较信号；第二比较器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子接收峰值检测信号，其第二输入端子接收第二参考电压，所述第二比较器基于所述峰值检测信号和第二参考电压，在其输出端子产生第二比较信号；第一运算器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子接收峰值检测信号，其第二输入端子接收第一数值，所述第一运算器基于所述峰值检测信号和第一数值，在其输出端子产生第一箝位电平；第二运算器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子接收峰值检测信号，其第二输入端子接收第二数值，所述第二运算器基于所述峰值检测信号和第二数值，在其输出端子产生第二箝位电平；第三运算器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子接收峰值检测信号，其第二输入端子接收第三数值，所述第三运算器基于所述峰值检测信号和第三数值，在其输出端子产生第三箝位电平；控制选择单元，具有第一输入端子、第二输入端子、第三输入端子、第一控制端子、第二控制端子和输出端子，其第一输入端子耦接至第一运算器的输出端子接收第一箝位电平，其第二输入端子耦接至第二运算器的输出端子接收第二箝位电平，其第三输入端子耦接至第三运算器的输出端子接收第三箝位电平，其第一控制端子耦接至第一比较器的输出端子接收第一比较信号，其第二控制端子耦接至第二比较器的输出端子接收第二比较信号，所述控制选择单元基于所述第一比较信号和第二比较信号，在其输出端子将第一箝位电平、第二箝位电平或第三箝位电平其中之一选择为箝位信号；其中第一参考电压小于第二参考电压；第一数值小于第二数值，第二数值小于第三数值，第三数值小于等于1。

根据本发明的实施例中，其中所述箝位单元还包括：第一比较器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其中第一输入端子接收峰值检测信号，其第二输入端子接收第一参考电压，所述第一比较器基于所述峰值检测信号和第一参考电压，在其输出端子产生第一比较信号；第二比较器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子接收峰值检测信号，其第二输入端子接收第二参考电压，所述第二比较器基于所述峰值检测信号和第二参考电压，在其输出端子产生第二比较信号；具有第一分压系数的第一分压单元，接收峰值检测信号，并基于峰值检测信号，产生第一箝位电平；具有第二分压系数的第二分压单元，接收峰值检测信号，并基于峰值检测信号，产生第二箝位电平；具有第三分压系数的第三分压单元，接收峰值检测信号，并基于峰值检测信号，产生第三箝位电平；控制选择单元，具有第一输入端子、第二输入端子、第三输入端子、第一控制端子、第二控制端子和输出端子，其第一输入端子耦接至第一分压单元接收第一箝位电平，其第二输入端子耦接至第二分压单元接收第二箝位电平，其第三输入端子耦接至第三分压单元接收第三箝位电平，其第一控制端子耦接至第一比较器的输出端子接收第一比较信号，其第二控制端子耦接至第二比较器的输出端子接收第二比较信号，所述控制选择单元基于所述第一比较信号和第二比较信号，在其输出端子将第一箝位电平、第二箝位电平或第三箝位电平其中之一选择为箝位信号；其中第一参考电压小于第二参考电压；第一分压系数小于第二分压系数，第二分压系数小于第三分压系数，第三分压系数小于等于1。

根据本发明的实施例中，其中所述箝位单元包括：运算模块，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其中第一输入端子接收峰值检测信号，第二输入端子接收阈值系数，所述运算模块将所述峰值检测信号的平方与所述阈值系数相乘，在其输出端子输出箝位信号。

根据本发明的实施例中，其中所述箝位单元包括：运算模块，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其中第一输入端子接收峰值检测信号，第二输入端子接收阈值系数，所述运算模块将所述峰值检测信号的平方与所述阈值系数相乘，在其输出端子输出运算信号；较大值选择单元，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其中所述第一输入端子耦接至运算模块的输出端子接收运算信号，第二输入端子接收电压设定值，所述较大值选择单元将运算信号和所述电压设定值中电压值较大的信号输出为箝位信号。

为实现上述目的，根据本发明的实施例，本发明还提出了一种功率因数校正电路，所述功率因数校正电路包括上述根据本发明实施例的控制电路，所述功率因数校正电路还包括：第一输入端口和第二输入端口，接收所述交流输入电压；输出端口，提供所述调节电压；整流桥，耦接至第一输入端口和第二输入端口接收交流输入电压，并基于交流输入电压，产生整流电压；储能元件，具有第一端子和第二端子，其中所述第一端子耦接至整流桥；第二开关，耦接至所述储能元件的第二端子和输出端口之间；其中所述功率开关耦接在所述储能元件的第二端子和参考地之间；所述第二开关和所述功率开关互补导通。

为实现上述目的，根据本发明的实施例，本发明还提出了一种功率因数校正电路，所述功率因数校正电路包括上述根据本发明实施例的控制电路，所述功率因数校正电路还包括：第一输入端口和第二输入端口，接收所述交流输入电压；输出端口，提供所述调节电压；整流桥，耦接至第一输入端口和第二输入端口接收交流输入电压，并基于交流输入电压，产生整流电压；变压器，具有原边绕组和副边绕组，其中所述原边绕组和副边绕组各包括第一端子和第二端子，所述原边绕组的第一端子和所述副边绕组的第二端子互为同名端，所述原边绕组的第一端子耦接至整流桥，所述副边绕组的第二端子耦接副边参考地；第二开关，耦接在所述副边绕组的第一端子和输出端口之间；其中所述功率开关耦接在所述原边绕组的第二端子和原边参考地之间；所述第二开关和所述功率开关互补导通。

为实现上述目的，根据本发明的实施例，本发明还提出了一种用于功率因数校正电路的方法，所述功率因数校正电路提供调节电压，所述功率因数校正电路包括功率开关，所述方法包括：接收交流输入电压；将所述交流输入电压整流为直流电压；根据直流电压产生线电压采样信号；采样并保持所述线电压采样信号的峰值以产生峰值检测信号；响应所述峰值检测信号和一阈值系数，产生箝位信号；比较所述箝位信号和所述线电压采样信号，选择两者中电压值较小的信号作为峰值电流参考信号；比较所述峰值电流参考信号和电流采样信号，产生电流比较信号，其中所述电流采样信号表征流过所述电感的电流；以及基于所述电流比较信号和表征调节电压的反馈信号，产生门极控制信号，以控制所述功率开关的导通和断开。

根据本发明的实施例中，其中所述“响应所述峰值检测信号和一阈值系数，产生箝位信号”包括：将峰值检测信号的平方值和阈值系数相乘，得到箝位信号。

根据本发明各方面的上述功率因数校正电路及其控制电路和方法，其THD在交流输入电压为高电压减小，其PF在交流输入电压为高电压得到改善。

附图说明

图1为现有典型的功率因数校正电路50的电路示意图；

图2为图1所示功率因数校正电路50的交流输入电压V_AC和流过储能元件的电流I_L的时序波形图；

图3为根据本发明一实施例的功率因数校正电路100的电路示意图；

图4为根据本发明一实施例的峰值电压采样保持单元109的电路结构示意图；

图5为根据本发明一实施例的箝位单元110的电路结构示意图；

图6为根据本发明另一实施例的箝位单元110的电路结构示意图；

图7为图5和图6所示箝位单元110输出的箝位信号V_CLP和峰值检测信号V_PK的比值

与峰值检测信号V_PK的关系示意图；

图8为根据本发明又一实施例的箝位单元110的电路结构示意图；

图9为根据本发明一个实施例的图8所示箝位单元110输出的箝位信号V_CLP和峰值检测信号V_PK的比值

与峰值检测信号V_PK的关系示意图；

图10为根据本发明另一个实施例的图8所示箝位单元110输出的箝位信号V_CLP和峰值检测信号V_PK的比值

与峰值检测信号V_PK的关系示意图；

图11为根据本发明又一实施例的箝位信号V_CLP和峰值检测信号V_PK的比值与峰值检测信号V_PK的关系示意图；

图12为根据本发明又一实施例的实现图11所示箝位信号V_CLP与峰值检测信号V_PK关系的箝位单元110的电路结构示意图；

图13为根据本发明又一实施例的功率因数校正电路200的电路结构示意图；

图14为根据本发明又一实施例的用于功率因数校正电路的方法300的流程示意图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。

在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“耦接到”或“耦接到”另一元件时，它可以是直接耦接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接耦接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。

图3为根据本发明一实施例的功率因数校正电路100的电路示意图。在图3所示实施例中，功率因数校正电路100包括：第一输入端口101和第二输入端口102，接收交流输入电压V_AC；输出端口103，提供调节电压V_O；整流桥104，耦接至第一输入端口101和第二输入端口102接收交流输入电压V_AC，并基于交流输入电压V_AC，产生整流电压V_IN；储能元件105，具有第一端子和第二端子，其中所述第一端子耦接至整流桥104；功率开关106，耦接在所述储能元件105的第二端子和参考地之间；第二开关107，耦接至所述储能元件105的第二端子和输出端口103之间，所述第二开关107和所述功率开关106互补导通；提供门极控制信号以控制功率开关106的控制电路120，其中所述控制电路120包括：峰值电压采样保持单元109，接收表征交流输入电压V_AC的线电压采样信号V_line，产生峰值检测信号V_PK(即所述线电压采样信号V_line的峰值电压)；箝位单元110，耦接至峰值电压采样保持单元109接收峰值检测信号V_PK，并基于峰值检测信号V_PK，产生箝位信号V_CLP；较小值选择单元111，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其中所述第一输入端子耦接至箝位单元110接收箝位信号V_CLP，第二输入端子接收所述线电压采样信号V_line，所述较小值选择单元111将箝位信号V_CLP和所述线电压采样信号V_line中电压值较小的信号输出为峰值电流参考信号I_PK；电流比较器112，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其中第一输入端子耦接至较小值选择单元111的输出端子接收峰值电流参考信号I_PK，其第二输入端子接收电流采样信号I_sen，其中所述电流采样信号I_sen表征流过功率开关106的电流，所述电流比较器112基于所述峰值电流参考信号I_PK和电流采样信号I_sen，在其输出端子产生电流比较信号S_COM；控制器113，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其中第一输入端子耦接至电流比较器112的输出端子接收电流比较信号S_COM，第二输入端子接收反馈信号V_FB，所述反馈信号V_FB表征所述调节电压V_O，所述控制器113基于所述比较信号和反馈信号V_FB，提供门极控制信号给所述功率开关106，以控制所述功率开关106的导通和断开。

在图3所示实施例中，所述储能元件105包括电感，所述电感具有第一端子和第二端子，其中所述第一端子耦接至整流桥104，第二端子耦接功率开关106和第二开关107。

在一个实施例中，所述第二开关107包括二极管。

在一个实施例中，所述反馈信号V_FB由一反馈电路114产生，所述反馈电路耦接至所述输出端口103接收调节电压V_O，并基于调节电压V_O产生所述反馈信号V_FB。

图4为根据本发明一实施例的峰值电压采样保持单元109的电路结构示意图。在图4所示实施例中，所述峰值电压采样保持单元109包括：运算放大器91，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子接收所述线电压采样信号V_line，其第二输入端子耦接至其输出端子；采样保持电阻92，耦接在所述运算放大器91的输出端子和参考地之间；采样保持电容93，耦接在所述运算放大器91的输出端子和参考地之间；其中所述运算放大器91在其输出端子产生所述峰值检测信号V_PK。

在一个实施例中，所述箝位信号V_CLP和峰值检测信号V_PK的比值

根据峰值检测信号V_PK的变化具有3段电平，当峰值检测信号V_PK小于第一参考电压V_ref1时，所述箝位信号V_CLP和峰值检测信号V_PK的比值

具有第一数值k₁；当峰值检测信号V_PK处于第一参考电压V_ref1和第二参考电压V_ref2之间时，所述箝位信号V_CLP和峰值检测信号V_PK的比值

具有第二数值k₂；当峰值检测信号V_PK大于第二参考电压V_ref2时，所述箝位信号V_CLP和峰值检测信号V_PK的比值具有第三数值k₃；其中第一参考电压V_ref1小于第二参考电压V_ref2；第一数值k₁小于第二数值k₂，第二数值k₂小于第三数值k₃，第三数值k₃小于等于1。即

$\frac{V_{\mathrm{CLP}}}{V_{\mathrm{PK}}}=\left\{\begin{array}{cc}{k}_1& (V_{\mathrm{PK}}<V_{\mathrm{ref}1})\\ k_2& (V_{\mathrm{ref}1}\&le;V_{\mathrm{PK}}\&le;V_{\mathrm{ref}2})\\ k_3& (V_{\mathrm{PK}}>V_{\mathrm{ref}2})\end{array}\right.---\left(1\right)$

图5为根据本发明一实施例的箝位单元110的电路结构示意图。在图5所示实施例中，所述箝位单元110包括：第一比较器11，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子接收峰值检测信号V_PK，其第二输入端子接收第一参考电压V_ref1，所述第一比较器11基于所述峰值检测信号V_PK和第一参考电压V_ref1，在其输出端子产生第一比较信号C_OMP1；第二比较器12，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子接收峰值检测信号V_PK，其第二输入端子接收第二参考电压V_ref2，其中所述第二参考电压V_ref2大于第二参考电压V_ref1，所述第二比较器12基于所述峰值检测信号V_PK和第二参考电压V_ref2，在其输出端子产生第二比较信号C_OMP2；第一运算器M₁，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子接收峰值检测信号V_PK，其第二输入端子接收第一数值k₁，所述第一运算器M₁将所述峰值检测信号V_PK和第一数值k₁相乘，在其输出端子产生第一箝位电平k₁×V_PK；第二运算器M₂，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子接收峰值检测信号V_PK，其第二输入端子接收第二数值k₂，所述第二运算器M₂将所述峰值检测信号V_PK和第二数值k₂相乘，在其输出端子产生第二箝位电平k₂×V_PK；第三运算器M₃，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子接收峰值检测信号V_PK，其第二输入端子接收第三数值k₃，所述第三运算器M₃将所述峰值检测信号V_PK和第三数值k₃相乘，在其输出端子产生第三箝位电平k₃×V_PK；控制选择单元13，具有第一输入端子、第二输入端子、第三输入端子、第一控制端子、第二控制端子和输出端子，其第一输入端子耦接至第一运算器M₁的输出端子接收第一箝位电平k₁×V_PK，其第二输入端子耦接至第二运算器M₂的输出端子接收第二箝位电平k₂×V_PK，其第三输入端子耦接至第三运算器M₃的输出端子接收第三箝位电平k₃×V_PK，其第一控制端子耦接至第一比较器11的输出端子接收第一比较信号C_OMP1，其第二控制端子耦接至第二比较器12的输出端子接收第二比较信号C_OMP2，所述控制选择单元13基于所述第一比较信号C_OMP1和第二比较信号C_OMP2，在其输出端子将第一箝位电平k₁×V_PK、第二箝位电平k₂×V_PK或第三箝位电平k₃×V_PK其中之一选择为箝位信号V_CLP。

在一个实施例中，第一至第三运算器均包括乘法器。

在一个实施例中，所述第一箝位电平k₁×V_PK、第二箝位电平k₂×V_PK和第三箝位电平k₃×V_PK可从峰值检测信号V_PK分压得到。如图6所示的箝位单元110。在图6所示实施例中，所述箝位单元110包括：第一比较器11，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子接收峰值检测信号V_PK，其第二输入端子接收第一参考电压V_ref1，所述第一比较器11基于所述峰值检测信号V_PK和第一参考电压V_ref1，在其输出端子产生第一比较信号C_OMP1；第二比较器12，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子接收峰值检测信号V_PK，其第二输入端子接收第二参考电压V_ref2，其中所述第二参考电压V_ref2大于第二参考电压V_ref1，所述第二比较器12基于所述峰值检测信号V_PK和第二参考电压V_ref2，在其输出端子产生第二比较信号C_OMP2；具有第一分压系数k₁的第一分压单元14，接收峰值检测信号V_PK，并基于峰值检测信号V_PK，产生第一箝位电平k₁×V_PK；具有第二分压系数k₂的第二分压单元15，接收峰值检测信号V_PK，并基于峰值检测信号V_PK，产生第二箝位电平k₂×V_PK；具有第三分压系数k₃的第三分压单元16，接收峰值检测信号V_PK，并基于峰值检测信号V_PK，产生第三箝位电平k₃×V_PK；控制选择单元13，具有第一输入端子、第二输入端子、第三输入端子、第一控制端子、第二控制端子和输出端子，其第一输入端子耦接至第一分压单元14接收第一箝位电平k₁×V_PK，其第二输入端子耦接至第二分压单元15接收第二箝位电平k₂×V_PK，其第三输入端子耦接至第三分压单元16接收第三箝位电平k₃×V_PK，其第一控制端子耦接至第一比较器11的输出端子接收第一比较信号C_OMP1，其第二控制端子耦接至第二比较器12的输出端子接收第二比较信号C_OMP2，所述控制选择单元13基于所述第一比较信号C_OMP1和第二比较信号C_OMP2，在其输出端子将第一箝位电平k₁×V_PK、第二箝位电平k₂×V_PK或第三箝位电平k₃×V_PK其中之一选择为箝位信号V_CLP。

在图5和图6所示实施例中，当峰值检测信号V_PK小于第一参考电压V_ref1时，所述控制选择单元13将第一箝位电平k₁×V_PK选择为箝位信号V_CLP；当峰值检测信号V_PK处于第一参考电压V_ref1和第二参考电压V_ref2之间时，所述控制选择单元13将第二箝位电平k₂×V_PK选择为箝位信号V_CLP；当峰值检测信号V_PK大于第二参考电压V_ref2时，所述控制选择单元13将第三箝位电平k₃×V_PK选择为箝位信号V_CLP。

图5和图6所示的箝位单元110输出的箝位信号V_CLP与峰值检测信号V_PK的关系满足函数关系(1)，即箝位信号V_CLP和峰值检测信号V_PK的比值

根据峰值检测信号V_PK的变化具有3段电平，如图7所示的峰值检测信号V_PK和峰值检测信号V_PK的比值

与箝位信号V_CLP的关系示意图。在功率因数校正电路100运行时，峰值电压采样保持单元109检测表征交流输入电压的线电压采样信号V_line的峰值电压，当该峰值电压增大时，所述箝位单元110输出的箝位信号V_CLP也增大，但所述箝位信号V_CLP和峰值检测信号V_PK的比值小于等于1(如图5和图6所示实施例中，所述比值

随着峰值检测信号V_PK的增大依次具有3段小于等于1的数值)，即箝位信号V_CLP的值小于等于峰值检测信号V_PK的值。因此，根据本发明上述各实施例的功率因数校正电路的THD在交流输入电压为高电压减小，且功率因数校正电路的PF在交流输入电压为高电压得到改善。

图8为根据本发明又一实施例的箝位单元110的电路结构示意图。在图8所示实施例中，所述箝位单元110包括：运算模块17，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其中第一输入端子接收峰值检测信号V_PK，第二输入端子接收阈值系数1/V_PK0，所述运算模块17将所述峰值检测信号V_PK的平方与阈值系数1/V_PK0相乘，在其输出端子输出箝位信号V_CLP，参见图9所示的箝位信号V_CLP和峰值检测信号V_PK的比值

与峰值检测信号V_PK的关系示意图。即

$V_{\mathrm{CLP}}=\frac{V_{\mathrm{PK}}}{V_{\mathrm{PK}0}}\&times;V_{\mathrm{PK}}---\left(2\right)$

在一个实施例中，所述运算模块17包括乘法器。

在一个实施例中，当峰值检测信号V_PK的电压值达到阈值电压V_PK0时，所述运算模块17输出的箝位信号V_CLP将跟随峰值检测信号，其中所述阈值电压V_PK0为所述阈值系数的倒数，参见图10所示的箝位信号V_CLP和峰值检测信号V_PK的比值

与峰值检测信号V_PK的关系示意图。即

$V_{\mathrm{CLP}}=\left\{\begin{array}{cc}\frac{V_{\mathrm{PK}}}{V_{\mathrm{PK}0}}\&times;V_{\mathrm{PK}}& (V_{\mathrm{PK}}<V_{\mathrm{PK}0})\\ V_{\mathrm{PK}}& (V_{\mathrm{PK}}\&GreaterEqual;V_{\mathrm{PK}0})\end{array}\right.---\left(3\right)$

在一个实施例中，当峰值检测信号V_PK的电压值较小，使得根据上述函数关系(2)或(3)得到的箝位信号小于一电压设定值V_SET时，所述箝位单元110输出的箝位信号V_CLP将被保持在所述电压设定值V_SET，如图11所示的箝位信号V_CLP与峰值检测信号V_PK的关系示意图。

图12为根据本发明又一实施例的实现图11所示箝位信号V_CLP与峰值检测信号V_PK关系的箝位单元110的电路结构示意图。在图12所示实施例中，所述箝位单元110包括：运算模块17，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其中第一输入端子接收峰值检测信号V_PK，第二输入端子接收阈值系数1/V_PK0，所述运算模块17将所述峰值检测信号V_PK的平方与阈值系数1/V_PK0相乘，在其输出端子输出运算信号V_ope；较大值选择单元18，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其中所述第一输入端子耦接至运算模块17的输出端子接收运算信号V_ope，第二输入端子接收电压设定值V_SET，所述较大值选择单元18将运算信号V_ope和所述电压设定值V_SET中电压值较大的信号输出为箝位信号V_CLP。

在功率因数校正电路100运行时，峰值电压采样保持单元109检测表征交流输入电压的线电压采样信号V_line的峰值电压，当该峰值电压增大时，所述箝位单元110输出的箝位信号V_CLP也增大，但所述箝位信号V_CLP和峰值检测信号V_PK的比值

小于等于1，即箝位信号V_CLP的值小于峰值检测信号V_PL的值。即使图9所示箝位信号V_CLP和峰值检测信号V_PK的比值

大于1，由于功率因数校正电路在箝位单元110后设置有较小值选择单元111，使得峰值电流参考信号I_PK保证小于等于峰值检测信号V_PK。因此，根据本发明上述各实施例的功率因数校正电路的THD在交流输入电压为高电压减小，且功率因数校正电路的PF在交流输入电压为高电压得到改善。

上述实施例中，功率因数校正电路的主电路为boost的拓扑结构，但本领域的技术人员应当意识到，功率因数校正电路的主电路也可以包括其他拓扑结构(如反激电路拓扑)。图13示出了根据本发明一实施例的功率因数校正电路200的电路结构示意图。

在图13所示实施例中，所述功率因数校正电路200包括：第一输入端口201和第二输入端口202，接收交流输入电压V_AC；输出端口203，提供调节电压V_O；整流桥204，耦接至第一输入端口201和第二输入端口202接收交流输入电压，并基于交流输入电压V_AC，产生整流电压V_IN；变压器205，具有原边绕组205-1和副边绕组205-2，其中所述原边绕组205-1和副边绕组205-2各包括第一端子和第二端子，所述原边绕组205-1的第一端子和所述副边绕组205-2的第二端子互为同名端，所述原边绕组205-1的第一端子耦接至整流桥204，所述副边绕组205-2的第二端子耦接副边参考地；功率开关206，耦接在所述原边绕组205-1的第二端子和原边参考地之间；第二开关207耦接在所述副边绕组205-2的第一端子和输出端口203之间，其中所述第二开关207和所述功率开关206互补导通；以及用以提供门极控制信号以控制功率开关206导通和断开的控制电路220。

图13所示功率因数校正电路200的控制电路220结构与图3所示功率因数校正电路100的控制电路120结构相似，同时图13所示功率因数校正电路200的运行过程与图3所示功率因数校正电路100的运行过程相似。为叙述简明，这里不再详述。

进一步地，本发明还提出了一种用于功率因数校正电路的方法，如图14所示的为根据本发明又一实施例的用于功率因数校正电路的方法的流程示意图300。所述功率因数校正电路提供调节电压，所述功率因数校正电路包括功率开关，所述方法包括：

步骤301，接收交流输入电压；

步骤302，将所述交流输入电压整流为直流电压；

步骤303，根据直流电压产生线电压采样信号；

步骤304，采样并保持所述线电压采样信号的峰值以产生峰值检测信号；

步骤305，响应所述峰值检测信号和一阈值系数，产生箝位信号；

步骤306，比较所述箝位信号和所述线电压采样信号，选择两者中电压值较小的信号作为峰值电流参考信号；

步骤307，比较所述峰值电流参考信号和电流采样信号，产生电流比较信号，其中所述电流采样信号表征流过所述功率开关的电流；以及

步骤308，响应所述电流比较信号和表征调节电压的反馈信号，产生门极控制信号，以控制所述功率开关的导通和断开。

在一个实施例中，在步骤304“响应所述峰值检测信号和一阈值系数，产生箝位信号”包括：将峰值检测信号的平方值和阈值系数相乘，得到箝位信号。

虽然已参照几个典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种用于功率因数校正电路的控制电路，所述功率因数校正电路包括功率开关，所述功率因数校正电路接收交流输入电压，提供调节电压，所述控制电路包括：

峰值电压采样保持单元，接收表征交流输入电压的线电压采样信号，产生峰值检测信号；

箝位单元，耦接至峰值电压采样保持单元接收峰值检测信号，并基于峰值检测信号，产生箝位信号；

较小值选择单元，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其中所述第一输入端子耦接至箝位单元接收箝位信号，第二输入端子接收所述线电压采样信号，所述较小值选择单元将所述箝位信号和线电压采样信号中电压值较小的信号输出为峰值电流参考信号；

电流比较器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其中第一输入端子耦接至较小值选择单元的输出端子接收峰值电流参考信号，第二输入端子接收电流采样信号，其中所述电流采样信号表征流过所述功率开关的电流，所述电流比较器基于所述峰值电流参考信号和电流采样信号，在其输出端子产生电流比较信号；

控制器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其中第一输入端子耦接至电流比较器的输出端子接收电流比较信号，第二输入端子接收反馈信号，所述反馈信号表征所述调节电压，所述控制器基于所述比较信号和反馈信号，提供门极控制信号给所述功率开关，以控制所述功率开关的导通和断开。

2.如权利要求1所述的控制电路，其中所述峰值电压采样保持单元包括：

运算放大器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子接收所述线电压采样信号，其第二输入端子和其输出端子耦接；

采样保持电阻，耦接在所述运算放大器的输出端子和参考地之间；

采样保持电容，耦接在所述运算放大器的输出端子和参考地之间；其中

所述运算放大器在其输出端子产生所述峰值检测信号。

3.如权利要求1所述的控制电路，其中所述箝位单元包括：

第一比较器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子接收峰值检测信号，其第二输入端子接收第一参考电压，所述第一比较器基于所述峰值检测信号和第一参考电压，在其输出端子产生第一比较信号；

第二比较器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子接收峰值检测信号，其第二输入端子接收第二参考电压，所述第二比较器基于所述峰值检测信号和第二参考电压，在其输出端子产生第二比较信号；

第一运算器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子接收峰值检测信号，其第二输入端子接收第一数值，所述第一运算器基于所述峰值检测信号和第一数值，在其输出端子产生第一箝位电平；

第二运算器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子接收峰值检测信号，其第二输入端子接收第二数值，所述第二运算器基于所述峰值检测信号和第二数值，在其输出端子产生第二箝位电平；

第三运算器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子接收峰值检测信号，其第二输入端子接收第三数值，所述第三运算器基于所述峰值检测信号和第三数值，在其输出端子产生第三箝位电平；

控制选择单元，具有第一输入端子、第二输入端子、第三输入端子、第一控制端子、第二控制端子和输出端子，其第一输入端子耦接至第一运算器的输出端子接收第一箝位电平，其第二输入端子耦接至第二运算器的输出端子接收第二箝位电平，其第三输入端子耦接至第三运算器的输出端子接收第三箝位电平，其第一控制端子耦接至第一比较器的输出端子接收第一比较信号，其第二控制端子耦接至第二比较器的输出端子接收第二比较信号，所述控制选择单元基于所述第一比较信号和第二比较信号，在其输出端子将第一箝位电平、第二箝位电平或第三箝位电平其中之一选择为箝位信号；其中

第一参考电压小于第二参考电压；

第一数值小于第二数值，第二数值小于第三数值，第三数值小于等于1。

4.如权利要求1所述的控制电路，其中所述箝位单元还包括：

第一比较器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其中第一输入端子接收峰值检测信号，其第二输入端子接收第一参考电压，所述第一比较器基于所述峰值检测信号和第一参考电压，在其输出端子产生第一比较信号；

第二比较器，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其第一输入端子接收峰值检测信号，其第二输入端子接收第二参考电压，所述第二比较器基于所述峰值检测信号和第二参考电压，在其输出端子产生第二比较信号；

具有第一分压系数的第一分压单元，接收峰值检测信号，并基于峰值检测信号，产生第一箝位电平；

具有第二分压系数的第二分压单元，接收峰值检测信号，并基于峰值检测信号，产生第二箝位电平；

具有第三分压系数的第三分压单元，接收峰值检测信号，并基于峰值检测信号，产生第三箝位电平；

控制选择单元，具有第一输入端子、第二输入端子、第三输入端子、第一控制端子、第二控制端子和输出端子，其第一输入端子耦接至第一分压单元接收第一箝位电平，其第二输入端子耦接至第二分压单元接收第二箝位电平，其第三输入端子耦接至第三分压单元接收第三箝位电平，其第一控制端子耦接至第一比较器的输出端子接收第一比较信号，其第二控制端子耦接至第二比较器的输出端子接收第二比较信号，所述控制选择单元基于所述第一比较信号和第二比较信号，在其输出端子将第一箝位电平、第二箝位电平或第三箝位电平其中之一选择为箝位信号；其中

第一参考电压小于第二参考电压；

第一分压系数小于第二分压系数，第二分压系数小于第三分压系数，第三分压系数小于等于1。

5.如权利要求1所述的控制电路，其中所述箝位单元包括：

运算模块，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其中第一输入端子接收峰值检测信号，第二输入端子接收阈值系数，所述运算模块将所述峰值检测信号的平方与所述阈值系数相乘，在其输出端子输出箝位信号。

6.如权利要求1所述的控制电路，其中所述箝位单元包括：

运算模块，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其中第一输入端子接收峰值检测信号，第二输入端子接收阈值系数，所述运算模块将所述峰值检测信号的平方与所述阈值系数相乘，在其输出端子输出运算信号；

较大值选择单元，具有第一输入端子、第二输入端子和输出端子，其中所述第一输入端子耦接至运算模块的输出端子接收运算信号，第二输入端子接收电压设定值，所述较大值选择单元将运算信号和所述电压设定值中电压值较大的信号输出为箝位信号。

7.一种功率因数校正电路，包括如权利要求1-6之一所述的控制电路，其特征在于，所述功率因数校正电路还包括：

第一输入端口和第二输入端口，接收所述交流输入电压；

输出端口，提供所述调节电压；

整流桥，耦接至第一输入端口和第二输入端口接收交流输入电压，并基于交流输入电压，产生整流电压；

储能元件，具有第一端子和第二端子，其中所述第一端子耦接至整流桥；

第二开关，耦接至所述储能元件的第二端子和输出端口之间；其中

所述功率开关耦接在所述储能元件的第二端子和参考地之间；

所述第二开关和所述功率开关互补导通。

8.一种功率因数校正电路，包括如权利要求1-6之一所述的控制电路，其特征在于，所述功率因数校正电路还包括：

第一输入端口和第二输入端口，接收所述交流输入电压；

输出端口，提供所述调节电压；

整流桥，耦接至第一输入端口和第二输入端口接收交流输入电压，并基于交流输入电压，产生整流电压；

变压器，具有原边绕组和副边绕组，其中所述原边绕组和副边绕组各包括第一端子和第二端子，所述原边绕组的第一端子和所述副边绕组的第二端子互为同名端，所述原边绕组的第一端子耦接至整流桥，所述副边绕组的第二端子耦接副边参考地；

第二开关，耦接在所述副边绕组的第一端子和输出端口之间；其中

所述功率开关耦接在所述原边绕组的第二端子和原边参考地之间；

所述第二开关和所述功率开关互补导通。

9.一种用于功率因数校正电路的方法，所述功率因数校正电路提供调节电压，所述功率因数校正电路包括功率开关，所述方法包括：

接收交流输入电压；

将所述交流输入电压整流为直流电压；

根据直流电压产生线电压采样信号；

采样并保持所述线电压采样信号的峰值以产生峰值检测信号；

响应所述峰值检测信号和一阈值系数，产生箝位信号；

比较所述箝位信号和所述线电压采样信号，选择两者中电压值较小的信号作为峰值电流参考信号；

比较所述峰值电流参考信号和电流采样信号，产生电流比较信号，其中所述电流采样信号表征流过所述电感的电流；以及

基于所述电流比较信号和表征调节电压的反馈信号，产生门极控制信号，以控制所述功率开关的导通和断开。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述“响应所述峰值检测信号和一阈值系数，产生箝位信号”包括：将峰值检测信号的平方值和阈值系数相乘，得到箝位信号。

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